汽车涂装输送用新型混联机构的动力学控制

对一种汽车电泳涂装输送用新型混联机构进行动力学控制研究。首先采用拉格朗日法推导出混联机构动力学模型。其次,基于构建的动力学模型设计了一种PD滑模神经网络控制器并进行了稳定性证明。最后,通过MATLAB仿真并与PD滑模控制器的仿真结果进行比较,结果表明:所提出PD滑模神经网络控制器由于具有神经网络的前馈控制有效解决了PD滑模控制器存在的剧烈抖振问题,使得汽车电泳涂装输送控制系统呈现良好的控制性能。     

采用RBF神经网络滑模控制的冗余机械臂避障研究

机械臂在有障碍物运动的环境中工作,其运动轨迹跟踪容易受到干扰,导致跟踪误差较大。对此,建立了机械臂动力学模型,推导了机械臂关节运动速度和加速度方程式,添加了机械臂运动约束关系式。引用滑模控制器,采用RBF神经网络算法对滑模控制器输出误差进行逼近,将RBF神经网络滑模控制器用于控制冗余机械臂运动轨迹,并与滑模控制器的跟踪效果进行对比分析。结果显示:在有障碍物运动的环境中,采用滑模控制器,机械臂容易受到障碍物移动的干扰,其跟踪误差较大;采用RBF神经网络滑模控制器,机械臂能够避免障碍物移动的干扰,其跟踪误差较小。采用RBF神经网络滑模控制器,不仅可以使机械臂成功躲避障碍物,而且提高控制系统的输出精度和运动的稳定性。     

一种四自由度冗余串并混联拟人机械臂的动载协调分配优化

基于串联机构与并联机构的特点,提出了一种新型四自由度冗余串并混联拟人机械臂机构,弥补当前拟人机械臂的不足之处。针对该机构主动关节之间驱动力分配存在多解的特点,提出一种机构按照预定轨迹运动的动载协调分配优化方法。基于牛顿-欧拉法建立冗余混联机械臂机构的动力学模型,其中机械臂肩关节机构动力学方程为超静定方程,利用小变形叠加原理建立机构的变形协调补充方程;建立以平均功率、力矩波动和平均功率偏差为目标的多目标优化模型,利用主成分分析法对该模型进行优化求解;通过数值算例验证了该方法的正确性和可行性。研究结果表明,选取最优的分配输入组合可实现机械臂能耗低且平稳地工作。     

五自由度机械臂的动力学建模与模糊滑模控制

鉴于机械臂在机器人抓取、操作和搬运物体过程中的重要性,设计了具有五个自由度的机械臂,建立了机械臂的运动学模型,利用拉格朗日动力学建模方法建立了机械臂的动力学模型。在此基础上,设计了模糊滑模控制器,并将采用模糊滑模控制器得到的机械臂运动控制仿真结果与PID控制器进行比较,结果表明模糊滑模控制器具有良好的控制性能。研究结果为实际机械臂的动力学研究及机械臂的运动控制提供了有价值的参考。     

移动机械臂的输出跟踪控制

移动机械臂通常由移动机器人和装在移动机器人上的机械臂组成。它既具有移动机器人的可移动性又具有机械臂的操作灵活性,有极高的实际应用价值。本文针对由二轮驱动的移动平台和二连杆机械臂组成的移动机械臂的输出跟踪问题,利用滑模控制原理为其设计了动态滑模控制器。首先给出了移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为4个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的动态滑模控制器的设计方法。仿真实验表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振。     

机械臂的改进固定时间滑模控制方法设计

当机械臂末端对给定轨迹进行跟踪控制时,跟踪误差收敛速度容易受初始跟踪误差大小的影响,针对这一问题设计了一种适用于机械臂模型的改进固定时间滑模轨迹跟踪控制策略.在快速终端滑模面的基础上,设计了一种固定时间滑模面,从而使得控制器具有固定时间收敛特性并给与证明;针对滑模控制伴随抖震的特性,对滑模控制器的趋近律进行了抑制抖振的改进,使得趋近律具有一定的自适应性.通过对二自由度机械臂的仿真实验,验证了在系统含有未知扰动的情况下,设计的改进固定时间滑模控制器能够在固定时间内使得机械臂末端轨迹跟踪误差快速收敛,且通过控制器参数的调整能够达到更快的收敛速率.通过仿真对比,验证了论文设计方法的收敛速率要快于快速终端滑模控制方法.     

基于PLC技术的重载混联式液压机械臂运动优化控制方法研究

重载混联式液压机械臂运行在复杂多变的工作环境下，高负荷运行需要稳定的运动控制。针对重载混联式液压机械臂可变工况下运动控制失稳现象，在液压机械臂系统结构和动力学分析的基础上，对液压机械臂的模块间通讯进行优化，构建了基于CANopen的分布式通讯结构；利用PLC作为运动优化控制技术，设计了双闭环的运动控制策略；在真实模拟的重载混联式液压机械臂运动控制试验环境中验证控制方法的可靠性。实验结果分析可以看出，该控制方法能够快速的提升重载混联式液压机械臂运动稳定性和动态响应能力。     

汽车电泳涂装输送用新型混联机构的动力学控制

由于汽车电泳涂装输送用新型混联机构存在高度非线性和耦合性,因此难以实现高性能控制。为此,首先采用拉格朗日法推导该机构的动力学模型。然后,在任务空间设计一种PD滑模神经网络动力学控制器并进行稳定性证明。最后,对该控制器进行了仿真,并将所得结果与PD滑模控制器仿真结果进行比较。比较结果表明：该动力学控制器通过神经网络前馈控制的作用有效解决了PD滑模控制器存在的剧烈抖振问题,使得汽车电泳涂装输送控制系统呈现良好的控制性能。     

基于MATLAB的串并混联7-DOF仿人机械臂正运动学分析及仿真

设计了一种串并混联7-DOF仿人机械臂,并通过对并联机构进行运动学分析和D-H建模,建立了仿人机械臂正运动学的数学模型;运用MATLAB中的Robotics工具箱对仿人机械臂进行正运动学仿真,得到连续平滑的关节角度规划曲线和腕部笛卡尔空间轨迹。仿真结果表明,设计的仿人机械臂结构参数合理,为仿人机械臂的优化设计提供了依据。     

一种新型3P6R混联机械臂及其位置分析

提出了一种新型3P6R混联机械臂--平面3自由度串并混联机构,基于这种混联机械臂的结构布局形式,建立了其位置正、反解方程式,并得知其位置正、反解均有唯一封闭解,在满足其结构约束条件的情况下,绘制了其工作空间轮廓图,给出了末端件极限姿态角在工作空间内的分布情况,为这种混联机械臂的实用化提供了理论基础.这种混联机械臂具有工作空间大、刚度大、惯性小和工艺性好等优点,可应用于汽车、造船、航空等现代工业领域.     

工件自动混合定位包容问题的研究

基于微分几何中李群、李代数、齐次空间等理论对混合自动定位包容问题进行了形式化描述,并利用齐次空间的几何特性,使复杂的混合定位问题分解成对称工件定位和包容两个独立的问题。介绍了解混合定位包容问题的算法。仿真试验结果表明该算法速度快、精度高和鲁棒性好。     

机器人动力学的李群表示及其应用

采用李群和李代数的方法来描述牛顿一欧拉方程和拉格朗日方程，得到机器人动力学在关节空间和操作空间内单个连杆的递推公式以及整个系统动力学方程的矩阵表达式。分析了机器人动力学的几何特性，并进一步研究了动力学方程的微分形式及其对机器人的设计和最优控制所起的作用。以平面2R为例，分别得到2R机械手在关节空间和操作空间中的动力学方程，推导出机器人在关节空间中动力学的微分形式，分析了机械手的奇异性和复杂性。     

具有空间复合变形构件的机械系统分析方法

用李群李代数的理论方法探讨了具有空间变形构件的机械系统的分析问题。根据弹性力学的基本原理,建立了考虑弯曲、拉伸和扭转的空间变形杆件的弹性方程。将杆件作为基本元素,将其理论扩展应用于具有空间柔性变形杆件的串联机器人系统,分析了系统空间弹性性能与运动学问题。进而,研究了其在柔性并联机构振动平台分析中的应用。最后,应用该理论很好地解决了螺旋弹簧的空间弹性性能分析问题。将李群李代数理论成功地拓展应用于空间柔性机构系统的分析,验证了该方法的有效性。     

7自由度拟人臂仿人运动的逆运动学解析解

为了求解末端位姿已知时拟人臂的仿人臂姿,以人臂运动特性为依据,针对7自由度拟人臂提出了一种新的逆运动学求解方法。该方法将人臂的末端运动转化为腕部的达点运动,利用肘部的自运动理论解耦了人臂的冗余度,并结合最小势能指标确定了自运动角。在利用末端位姿确定腕部位置的基础上,依据自运动角求解肘部位置,进而推导出拟人臂仿人运动的逆运动学解析表达式。试验和仿真结果证明了该方法解的仿人性和连续性。最后,从拟人臂的运动灵活性的角度分析了方法的失稳现象,结果表明自运动角发生突变时拟人臂奇异。该方法属于解析方法,有利于对拟人臂进行实时的仿人运动控制。     

基于PMAC的仿人按摩机器人手臂控制系统设计

仿人按摩机器人手臂是按摩机器人的重要组成部分,其控制系统是中医按摩机器人完成按摩位置精确定位的关键因素。为了实现对仿人按摩机器人手臂精确控制,基于PC+PMAC运动控制卡设计了仿人按摩机器人手臂控制系统。通过PC与PMAC运动控制卡之间的通信对PMAC运动控制卡进行参数设置以及PMAC运动控制卡的PID控制器参数的优化。基于VC++软件开发平台设计了控制系统软件。仿真及实际应用效果表明,设计开发的仿人按摩机器人手臂控制系统实现了对手臂的控制,达到了设计要求。     

基于强化学习的机器人手臂仿人运动规划方法

面向人-机器人交互共融环境对机械臂仿人运动规划的重大需求,本文提出了一种基于强化学习的机器人手臂仿人运 动规划方法。 首先,基于人体手臂的结构特征,设计了体现机械臂运动特性的肩夹角、肘夹角和腕关节运动角,并采用正态性和 相关性分析方法,对 VICON 运动捕捉系统获取的人体手臂运动数据进行分析,以获取人臂运动特性规则。 然后,根据不同的运 动特性规则,设计对应的回报函数,并采用强化学习方法进行机械臂仿人运动模型的训练。 最后,搭建机械臂仿人运动平台,实 验统计仿人运动的成功率为 91. 25% ,验证了所提规划方法的可行性和有效性,可用于提高机械臂运动的仿人性。     

用李群李代数分析具有空间柔性变形杆件的机器人动力学

用李群李代数理论方法研究具有三维空间柔性变形杆件的机器人的动力学分析问题。首先用李群李代数法描述空间二柔性杆件机器人的运动学,然后给出空间柔性杆件微小段的质量密度和刚性密度,通过积分得到空间二柔性杆件的动能和势能。用Rayleigh-Ritz方法进一步研究柔性杆件动力学,并用MATHEMATICA软件仿真 分析机器人末端点的空间变形和空间位置,与ANSYS/ADAMS联合仿真的结果进行对比,证明了建模方法的有效性。     

一种新型拟人机械腿的运动传递性能分析

针对当前多数拟人机械腿采用串联机构出现的运动惯性大、承载能力小,不能很好地满足拟人机器人运动特性需要的问题,提出了一种新型拟人机械腿并联机构,介绍了其结构布局特点,该机构具有3个自由度,外观匀称,与人腿相仿度高,在结构上实现了人体踝关节和膝关节功能.建立了该并联机械腿的位置反解方程,基于该方程用矢量法推导出了线速度和角速度雅可比矩阵,分别定义两矩阵的条件数和可操作度作为其运动学性能指标,分析了各性能指标在工作空间内的分布规律.研究结果表明:拟人机械腿速度传递性能良好且稳定,脚掌的运动传递性能几乎不受屈膝角度的影响.仿真结果符合人体腿部的运动要求,为当前拟人机械腿的研究提供了一种新的构型.     

一种新型3-DOF混联机械臂的运动学基础分析

机械臂运动学基础性能分析是其控制和应用的基础。分析了一种新型3一DOF混联机械臂的运动学传递性能，定义了这种混联机械臂的速度传递性能评价指标，并研究了评价指标在定姿态工作空间内的分布规律，为这种混联机械臂的设计与控制奠定了理论基础。这种新型3-DOF混联机械臂具有工作空间大、运动灵活、刚度大和工艺性好等优点。     

仿人按摩机器人手臂结构设计及改进

仿人按摩机器人手臂是以传统中医按摩理论为基础,结合机器人定位精度高,按摩力量精确可控,动作可准确重复,不会产生疲劳等特点,构建了中医按摩机器人平台。机器人手臂是仿人按摩机器人的关键,在深入研究按摩机器人手臂的工作机理基础上,充分考虑手臂的材料、结构和刚度以及手臂反应的灵活性、稳定性、安全性、拟人化等要求,对大臂、肩关节、肘关节、小臂、手腕等关键环节进行了设计及改进。经过性能对比分析,设计的仿人按摩机器人手臂达到设计要求。